СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 47 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 Усилитель АЦП Демультиплексор Память выборок Микропроцессор Пямять дисплея Дисплей измерения, упрощая тем самым про- цесс измерения. Преимущества цифровых осцилло- графов перед аналоговыми собратьями: ● портативность и небольшой вес; ● возможность измерения одиночно- го сигнала; ● возможность проведения измерений «на экране»; ● цветной дисплей; ● возможность хранения, печати дан- ных; ● возможность цифровой обработки данных; ● возможность обработки данных с использованием внешнего ком- пьютера; ● возможность применения к сигналам цифровых фильтров. Цифровые осциллографы могут быть классифицированы как: цифровые запоминающие осциллографы, осцил- лографы с цифровым люминофором, осциллографы смешанных областей, осциллографы смешанных сигналов, цифровые стробоскопические осцил- лографы [2]. Ц ИФРОВЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ Цифровые запоминающие осцил- лографы (Digital Storage Oscilloscope) часто называют просто цифровыми осциллографами. Они, как правило, содержат растровый дисплей, в отли- чие от экранов с люминофором в ана- логовых предшественниках. Цифровые осциллографы позволя- ют захватывать и просматривать собы- тия, которые могут произойти только однажды, как в случае переходных про- цессов. Поскольку информация о сиг- нале преобразуется в цифровой вид как последовательность двоичных значе- ний, она может быть проанализиро- вана, сохранена, показана визуально, распечатана на физическом носите- ле и обработана как самим осцилло- графом, так и при помощи внешне- го компьютера. Сигнал не обязатель- но должен быть непрерывным – он может отображаться на экране, даже когда пропадает. В отличие от анало- говых приборов, цифровые осцилло- графы обеспечивают постоянное хра- нение сигнала и дают возможности для его расширенной обработки. Однако цифровые осциллографы обычно не отражают градации интенсивности в реальном времени. Цифровые осциллографы содер- жат некоторые блоки, которые можно встретить и в аналоговых приборах, но в них дополнительно имеются и бло- ки обработки данных, используемые для накопления и отображения дан- ных осциллограммы. А РХИТЕКТУРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ Цифровые запоминающие осцилло- графы используют архитектуру после- довательной обработки для захвата и отображения сигнала на экране, как это показано на рисунке 5. Так же, как и в аналоговых устрой- ствах, первым (входным) контуром цифрового осциллографа является уси- литель вертикального отклонения. Этот блок позволяет регулировать диапазон амплитуды. Далее идёт аналого-цифро- вой преобразователь (АЦП) в системе горизонтальной развёртки, который производит выборку образцов сигнала в дискретные моменты времени и пре- образует напряжение сигнала в эти моменты в цифровые значения, назы- ваемые точками выборки. Этот процесс ещё называют оцифровкой сигнала. Схема синхронизации системы гори- зонтальной развёртки определяет, как часто АЦП производит выборку. Эта скорость называется частотой выборки и выражается числом выборок в секун- ду (выб/с). Точки выборки, полученные АЦП, сохраняются в памяти выборок (Acquisition Memory) как точки фор- мы сигнала. Несколько точек выборки могут являться одной точкой сигнала. Все вместе точки сигнала составляют одну запись сигнала. Число точек сиг- нала, используемое для создания запи- си сигнала, называется длиной записи. Система запуска определяет начальную и конечную точки записи. Сигнальный тракт цифрового осцил- лографа включает в себя микропроцес- сор, который обрабатывает сигнал, управляет отображением на экране, считывает параметры, задаваемые орга- нами управления прибора и выполня- ет ещё множество различных функций. Затем сигнал поступает в память дис- плея и отображается на экране осцил- лографа. В зависимости от характеристик кон- кретной модели осциллографа, возмож- на дополнительная обработка точек выборки, улучшающая отображение. Также возможно наличие в устройстве претриггера, позволяющего наблюдать события до момента запуска. О СЦИЛЛОГРАФЫ С ЦИФРОВЫМ ЛЮМИНОФОРОМ Осциллограф с цифровым люмино- фором (Digital Phosphor Oscilloscope) использует новый принцип в архитек- туре осциллографа. Эта архитектура даёт уникальные возможности захва- та и отображения для точного воспро- изведения сигнала. В то время как цифровой запомина- ющий осциллограф использует архи- тектуру последовательной обработ- ки для захвата, отображения и анали- за сигналов, осциллограф с цифровым люминофором использует параллель- ную архитектуру обработки для выпол- нения этих функций, как это показано на рисунке 6. Эта архитектура использует специ- ализированную ПЛИС для получения изображений форм сигналов, обеспе- чивая высокую скорость захвата, кото- рая приводит к более высокому уров- ню визуализации сигнала. Такая реа- Рис. 4. Осциллограф-приставка к ПК Рис. 5. Архитектура последовательной обработки цифрового запоминающего осциллографа